La física cuántica se encuentra en una fase de intensa evolución, lo que promete un avance significativo en diversas áreas como la computación, la ciberseguridad y la biomedicina. Este resurgimiento de las tecnologías cuánticas está atrayendo a numerosos estudiantes interesados en comprender conceptos complejos como el entrelazamiento cuántico y la superposición, que son fundamentales para aprovechar el potencial innovador de la ciencia cuántica.
En este contexto, la Universidad de Barcelona ha desarrollado un nuevo sistema experimental que permite a los alumnos familiarizarse con los conceptos más avanzados de la física cuántica. Este equipo, que se caracteriza por su versatilidad y coste accesible, ya está operativo en el Laboratorio Avanzado de Física Cuántica de la facultad y se prevé que sea accesible en centros educativos menos especializados.
Nuevas herramientas para el aprendizaje de la mecánica cuántica
El sistema diseñado por el equipo de la UB facilita el estudio de las desigualdades de Bell y la realización de tomografías de estado de dos fotones. Una de sus principales innovaciones es la mejora en el proceso de captura de fotones mediante detectores ensamblados a fibras ópticas, lo que simplifica la alineación del sistema y aumenta la eficiencia de detección. Esto permite que los estudiantes realicen una medición completa de las desigualdades de Bell en una sesión práctica de laboratorio que dura entre una y dos horas.
Los resultados obtenidos hasta ahora han demostrado una manipulación exitosa del estado cuántico de los fotones y la obtención de estados entrelazados de alta fidelidad, así como violaciones significativas de las desigualdades de Bell. Los componentes del sistema son ampliamente utilizados en las tecnologías cuánticas actuales, lo que facilita el contacto de los estudiantes con instrumentación avanzada.
Este avance ha sido muy bien recibido en los cursos de grado y posgrado, donde se ha implementado como parte de la formación en física y tecnologías cuánticas. En el grado en Física, se utiliza para complementar la teoría de la información clásica y cuántica, así como la mecánica cuántica. En el máster, se incluye entre los cuatro experimentos que se realizan en el Laboratorio Avanzado de la titulación en Ciencias y Tecnologías Cuánticas.
El desarrollo de este sistema es el resultado de la colaboración entre varios académicos de la Universidad de Barcelona, y se basa en el trabajo de fin de máster de Raúl Lahoz, con la participación de expertos como Lidia Lozano y Adrià Brú. La iniciativa se enmarca dentro de la proclamación del 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y Tecnología Cuántica por la UNESCO, destacando la relevancia de comprender la naturaleza no intuitiva de los conceptos que rigen la tecnología cuántica y su impacto en el progreso tecnológico.
